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章末核心素养提升
一、电源的U－I图像与外电阻U－I图像问题
当出现电源的U－I图线与某电阻的U－I图线，且它们组成闭合电路时，关键是理解此时流过电源的电流和流过电阻的电流相等。且电源的路端电压即为电阻两端的电压。若理解不了这个条件，则题目找不到切入点，无法解决。
例1 (多选)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，图线b是某电阻R的U－I图像。当它们组成闭合回路时，下列说法正确的是(　　)
A.电池的内阻r＝
B.电池的效率为η＝×100%
C.硅光电池的内阻消耗的热功率Pr＝U2I1－U1I2
D.电源的输出功率P＝U1I1
例2 (多选)如图所示，直线A为电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡L1的U－I图线的一部分，用该电源和小灯泡L1组成闭合电路时，小灯泡恰好能正常发光，则下列说法中正确的是(　　)
A.此电源的内阻为 Ω
B.小灯泡L1的额定功率为6 W
C.把小灯泡L1换成“3 V　20 W”的小灯泡L2，电源的输出功率将变小
D.此时电源的效率为75%
二、电学实验的设计、仪器选择及实物连线
1.电学实验设计的“三原则”
(1)安全性原则
设计方案时，应安全可靠，不会对仪器、器材造成损坏。
①选用器材时，应考虑仪器、器材的性能及量值(如仪表的量程、电器的额定值等)的要求。
②设计方案时，应准备好保护措施。
(2)精确性原则
实验误差应控制在误差允许的范围之内，尽可能选择误差较小的方案。
①在安装器材时或在使用仪器之前，应按实验要求对器材、仪器精心调整。如在使用某些仪表前，应进行机械调零。
②选用合适的测量工具(直尺、仪表)及合适的量程范围，使之与被测数值相匹配。如使用多用电表测量某电阻时，应选用合适的挡位，使测量时电表指针指在中央刻度值附近。
③实验中可能出现因操作不当带来的偶然误差，往往需要多次重复实验，获取多组实验数据，以备选取有效数据。
④设计合理的数据处理方式，如将多组有效数据相加后除以测量次数，取其算术平均值(一般求待测量的算术平均值，而不求某些中间量的算术平均值)。
(3)简便性、直观性原则
设计实验应便于操作、读数及进行数据处理和实验者观察。
2.实物连线的“三注意”
(1)连线顺序：画线连接各元件，一般先从电源正极开始，按照电路原理图依次到开关，再到滑动变阻器，按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来，其次将要并联的元件并联到电路中去。
(2)避免交叉：连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉。
(3)“正负”接线柱：要注意电表的量程和正、负接线柱，要使电流从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出。
例3 (2023·全国乙卷，23)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材：螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空：
(1)实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。
(2)将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为U1，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I＝________，金属丝的电阻r＝________(结果均用R0、U1、U2表示)。
(3)继续微调R，重复(2)的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示：
U1(mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
U2(mV) 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
(4)利用上述数据，得到金属丝的电阻r＝14.2 Ω。
(5)用米尺测得金属丝长度L＝50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图(b)所示，该读数为d＝________mm。多次测量后，得到直径的平均值恰与d相等。
(6)由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ＝________×10－7 Ω·m(保留2位有效数字)。
例4 某同学为测量玩具电瓶车上蓄电池的电动势和内电阻，现有如下实验器材：
A.电压表V(0～10 V，内阻约为3 kΩ)
B.电流表A(0～0.6 A，内阻约为2 Ω)
C.定值电阻R0＝13 Ω
D.滑动变阻器R(0～50 Ω)
E.待测蓄电池
F.开关S、导线若干
为了便于进行实验和保护蓄电池，该同学给蓄电池串联了一个定值电阻R0。实验中，多次调节外电阻R，读出相应的电压表和电流表示数U和I，通过描点、作图得到如图所示的U－I图像。
(1)为使测量结果尽量准确，应该选择________(填“甲”或“乙”)电路图。
(2)由图像信息可知，蓄电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω。
(3)实验中电表内阻会引起实验误差，若电压表内阻RV已知，在甲电路中电压表示数U和电流表示数I满足表达式U＝kI＋b，k、b均为常数，则b＝________(结果用RV、R0、r、E表示)。
章末核心素养提升
知识网络构建
　nSvq　　IR　　ρ　　ρ　　　UIt　UI　　EI　UI　I2r　
核心素养提升
例1 ABD　[由闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，当I＝0时，E＝U，由图线a与纵轴的交点读出电动势E＝U2，硅光电池和电阻R组成闭合回路时，根据两图线交点处的信息可知，电阻的电压为U1时，内阻r＝＝，A正确；电池的效率η＝×100%，B正确；内阻消耗的热功率Pr＝U2I1－U1I1，C错误；电源的路端电压为U1，电流为I1，则输出功率P＝U1I1，D正确。]
例2 BD　[由图线A读出电源的电动势为E＝4 V，图线A的斜率的绝对值表示电源的内阻，则r＝ Ω＝0.5 Ω(注意纵坐标不是从0开始变化的)，A错误；小灯泡与电源连接时恰好正常发光，A、B两图线的交点表示小灯泡的工作状态，可知其电压U1＝3 V，I1＝2 A，则小灯泡L1的额定功率为P＝U1I1＝6 W，B正确；由P＝知，小灯泡L2正常工作时的电阻为R2＝＝ Ω＝0.45 Ω，更接近电源内阻，不能判断输出功率一定变小，C错误；电源的效率为η＝×100%＝×100%＝×100%＝75%，D正确。]
例3 (2)　　(5)0.150　(6)5.0
解析　(2)由于电压表内阻非常大，故K接2时电压表两端电压与K接1时金属丝和R0两端电压之和相等，即U2＝U1＋IR0，故流过金属丝的电流I＝，由电阻的定义式可知金属丝的电阻r＝＝。
(5)由题图(b)可知螺旋测微器的固定刻度读数为0 mm，可动刻度读数为15.0×0.01 mm＝0.150 mm，故该读数为d＝0.150 mm。
(6)金属丝的横截面积S＝πd2，由电阻定律有r＝ρ，将相关数据代入解得ρ＝5.0×10－7 Ω·m。
例4 (1)甲　(2)12　2　(3)E
解析　(1)因电流表内阻对电池内阻的影响较大，则实验应该采用甲电路。
(2)由U－I图像可知，蓄电池的电动势E＝12 V，内电阻r＝－R0＝ Ω－13 Ω＝2 Ω。
(3)由题图甲电路可得E＝U＋(r＋R0)
即U＝－I
则b＝E。(共24张PPT)
章末核心素养提升
第二章　电路及其应用
目 录
CONTENTS
知识网络构建
01
核心素养提升
02
知识网络构建
1
电路及其应用
电
路
及
其
应
用
电路及其应用
核心素养提升
2
一、电源的U－I图像与外电阻U－I图像问题
当出现电源的U－I图线与某电阻的U－I图线，且它们组成闭合电路时，关键是理解此时流过电源的电流和流过电阻的电流相等。且电源的路端电压即为电阻两端的电压。若理解不了这个条件，则题目找不到切入点，无法解决。
ABD
例1 (多选)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，图线b是某电阻R的
U－I图像。当它们组成闭合回路时，下列说法正确的是(　 　)
BD
例2 (多选)如图所示，直线A为电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡L1的U－I图线的一部分，用该电源和小灯泡L1组成闭合电路时，小灯泡恰好能正常发光，则下列说法中正确的是(　　)
二、电学实验的设计、仪器选择及实物连线
1.电学实验设计的“三原则”
(1)安全性原则
设计方案时，应安全可靠，不会对仪器、器材造成损坏。
①选用器材时，应考虑仪器、器材的性能及量值(如仪表的量程、电器的额定值等)的要求。
②设计方案时，应准备好保护措施。
(2)精确性原则
实验误差应控制在误差允许的范围之内，尽可能选择误差较小的方案。
①在安装器材时或在使用仪器之前，应按实验要求对器材、仪器精心调整。如在使用某些仪表前，应进行机械调零。
②选用合适的测量工具(直尺、仪表)及合适的量程范围，使之与被测数值相匹配。如使用多用电表测量某电阻时，应选用合适的挡位，使测量时电表指针指在中央刻度值附近。
③实验中可能出现因操作不当带来的偶然误差，往往需要多次重复实验，获取多组实验数据，以备选取有效数据。
④设计合理的数据处理方式，如将多组有效数据相加后除以测量次数，取其算术平均值(一般求待测量的算术平均值，而不求某些中间量的算术平均值)。
(3)简便性、直观性原则
设计实验应便于操作、读数及进行数据处理和实验者观察。
2.实物连线的“三注意”
(1)连线顺序：画线连接各元件，一般先从电源正极开始，按照电路原理图依次到开关，再到滑动变阻器，按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来，其次将要并联的元件并联到电路中去。
(2)避免交叉：连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉。
(3)“正负”接线柱：要注意电表的量程和正、负接线柱，要使电流从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出。
例3 (2023·全国乙卷，23)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材：螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空：
(1)实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。
(2)将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为U1，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I＝　　　　，金属丝的电阻r＝　　　　(结果均用R0、U1、U2表示)。
(3)继续微调R，重复(2)的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示：
U1(mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
U2(mV) 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
(4)利用上述数据，得到金属丝的电阻r＝14.2 Ω。
(5)用米尺测得金属丝长度L＝50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图(b)所示，该读数为d＝　　　　mm。多次测量后，得到直径的平均值恰与d相等。
(6)由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ＝　　　　×10－7 Ω·m(保留2位有效数字)。
(5)由题图(b)可知螺旋测微器的固定刻度读数为0 mm，可动刻度读数为15.0×0.01 mm＝0.150 mm，故该读数为d＝0.150 mm。
例4 某同学为测量玩具电瓶车上蓄电池的电动势和内电阻，现有如下实验器材：
A.电压表V(0～10 V，内阻约为3 kΩ)
B.电流表A(0～0.6 A，内阻约为2 Ω)
C.定值电阻R0＝13 Ω
D.滑动变阻器R(0～50 Ω)
E.待测蓄电池
F.开关S、导线若干
为了便于进行实验和保护蓄电池，该同学给蓄电池串联了一个定值电阻R0。实验中，多次调节外电阻R，读出相应的电压表和电流表示数U和I，通过描点、作图得到如图所示的U－I图像。
(1)为使测量结果尽量准确，应该选择　　　　(填“甲”或“乙”)电路图。
(2)由图像信息可知，蓄电池的电动势E＝　　　　V，内电阻r＝　　　　Ω。
(3)实验中电表内阻会引起实验误差，若电压表内阻RV已知，在甲电路中电压表示数U和电流
表示数I满足表达式U＝kI＋b，k、b均为常数，则b＝　　　　(结果用RV、R0、r、E表示)。
解析　(1)因电流表内阻对电池内阻的影响较大，则实验应该采用甲电路。

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